电脑知识大全菜鸟必备基础操作技能(2)

电脑 cpu 基础知识大全 1.CPU 的位和字长位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有 “0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在 CPU 中都是 一“位”。 字长：电脑技术中对 CPU 在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制 数的位数叫字长。所以能处理字长为 8 位数据的 CPU 通常就叫 8 位的 CPU。 同理 32 位的 CPU 就能在单位时间内处理字长为 32 位的二进制数据。字节和 字长的区别：由于常用的英文字符用 8 位二进制就可以表示，所以通常就将 8 位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的 CPU、字长的长度字长的长度 也不一样。8 位的 CPU 一次只能处理一个字节，而 32 位的 CPU 一次就能处 理 4 个字节，同理字长为 64 位的 CPU 一次可以处理 8 个字节。 2.CPU 扩展指令集 CPU 依靠指令来计算和控制系统，每款 CPU 在设计时就规定了一系列与 其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是 CPU 的重要指标，指令集是 提高微处理器效率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集 可分为复杂指令集和精简指令集两部分，而从具体运用看，如 Intel 的 MMX(Multi Media Extended) 、字长的长度 SSE 、字长的长度 SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、字长的长度SEE3 和 AMD 的 3DNow!等都是 CPU 的扩展指 令集，分别增强了 CPU 的多媒体、字长的长度图形图象和 Internet 等的处理能力。我们 通常会把 CPU 的扩展指令集称为"CPUCPU 的指令集"CPU。SSE3 指令集也是目前规 模 最小 的指 令集 ，此 前 MMX 包 含有 57 条 命令 ， SSE 包 含有 50 条 命令 ， SSE2 包含有 144 条命令，SSE3 包含有 13 条命令。目前 SSE3 也是最先进的 指令集，英特尔 Prescott 处理器已经支持 SSE3 指令集，AMD 会在未来双核 心处理器当中加入对 SSE3 指令集的支持，全美达的处理器也将支持这一指 令集。 3.主频 主频也叫时钟频率，单位是 MHz，用来表示 CPU 的运算速度。CPU 的 主频=外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着 CPU 的运行速度，这不仅 是个片面的，而且对于服务器来讲，这个认识也出现了偏差。至今，没有一 条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系，即使是 两大处理器厂家 Intel 和 AMD，在这点上也存在着很大的争议，我们从 Intel 的产品的发展趋势，可以看出 Intel 很注重加强自身主频的发展。像其他的 处理器厂家，有人曾经拿过一快 1G 的全美达来做比较，它的运行效率相当 于 2G 的 Intel 处理器。 所以，CPU 的主频与 CPU 实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示 在 CPU 内数字脉冲信号震荡的速度。在 Intel 的处理器产品中，我们也可以 看到这样的例子：1 GHz Itanium 芯片能够表现得差不多跟 2.66 GHz Xeon/ Opteron 一样快，或是 1.5 GHz Itanium 2 大约跟 4 GHz Xeon/Opteron 一样 快。CPU 的运算速度还要看 CPU 的流水线的各方面的性能指标。 当然，主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是 CPU 性能表 现的一个方面，而不代表 CPU 的整体性能。 4.外频 外频是 CPU 的基准频率，单位也是 MHz。CPU 的外频决定着整块主板 的运行速度。说白了，在台式机中，我们所说的超频，都是超 CPU 的外频 (当然一般情况下，CPU 的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对 于服务器 CPU 来讲，超频是绝对不允许的。前面说到 CPU 决定着主板的运 行速度，两者是同步运行的，如果把服务器 CPU 超频了，改变了外频，会产 生异步运行，(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成整个服务器系统 的不稳定。 目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度， 在这种方式下，可以理解为 CPU 的外频直接与内存相连通，实现两者间的同 步运行状态。外频与前端总线(FSB))频率很容易被混为一谈，下面的前端总线 介绍我们谈谈两者的区别。 5.倍频系数 倍频系数是指 CPU 主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下， 倍频越高 CPU 的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的 CPU 本身意义并不大。这是因为 CPU 与系统之间数据传输速度是有限的，一 味追求高倍频而得到高主频的 CPU 就会出现明显的“瓶颈”效应—CPU 从系统 中得到数据的极限速度不能够满足 CPU 运算的速度。一般除了工程样版的 Intel 的 CPU 都是锁了倍频的，而 AMD 之前都没有锁。 6.缓存 缓存大小也是 CPU 的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对 CPU 速 度的影响非常大，CPU 内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作， 工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU 往往需要重复读取同 样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升 CPU 内部读取数据的命中 率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于 CPU 芯 片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。 7.制造工艺 制造工艺的微米是指 IC 内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向 密集度愈高的方向发展。密度愈高的 IC 电路设计，意味着在同样大小面积的 IC 中 ， 可 以 拥 有 密 度 更 高 、字长的长度 功 能 更 复 杂 的 电 路 设 计 。 现 在 主 要 的 180nm、字长的长度130nm、字长的长度90nm。最近官方已经表示有 65nm 的制造工艺了。 8.CPU 内核和 I/O 工作电压 从 586CPU 开始，CPU 的工作电压分为内核电压和 I/O 电压两种，通常 CPU 的核心电压小于等于 I/O 电压。其中内核电压的大小是根据 CPU 的生产 工 艺 而 定 ， 一 般 制 作 工 艺 越 小 ， 内 核 工 作 电 压 越 低 ;I/OI/O 电 压 一 般 都 在 1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。 9.前端总线(FSB))频率 前端总线(FSB))频率(即总线频率)是直接影响 CPU 与内存直接数据交换速 度。有一条公式可以计算，即数据带宽=(总线频率×数据带宽)/8，数据传输 最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。比方，现在的支持 64 位的至强 Nocona，前端总线是 800MHz，按照公式，它的数据传输最大 带宽是 6.4GB)/秒。 外频与前端总线(FSB))频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速 度，外频是 CPU 与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz 外频特指 数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次;I/O而 100MHz 前端总线指的是每秒钟 CPU 可接受的数据传输量是 100MHz×64bit÷8B)yte/bit=800MB)/s。 其实现在“HyperTransport”构架的出现，让这种实际意义上的前端总 线(FSB))频率发生了变化。之前我们知道 IA-32 架构必须有三大重要的构件： 内存控制器 Hub (MCH) ,I/O 控制器 Hub 和 PCI Hub，像 Intel 很典型的芯片 组 Intel 7501、字长的长度Intel7505 芯片组，为双至强处理器量身定做的，它们所包含 的 MCH 为 CPU 提供了频率为 533MHz 的前端总线，配合 DDR 内存，前端总 线带宽可达到 4.3GB)/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了 很多问题。而“HyperTransport”构架不但解决了问题，而且更有效地提高 了总线带宽，比方 AMD Opteron 处理器，灵活的 HyperTransport I/O 总线 体系结构让它整合了内存控制器，使处理器不通过系统总线传给芯片组而直 接和内存交换数据。这样的话，前端总线(FSB))频率在 AMD Opteron 处理器 就不知道从何谈起了。